2025年新版输气工高级题库及答案

2025年新版输气工高级题库及答案一、输气工艺系统与设备运行1.某DN1000、设计压力10MPa的干线输气管道，在清管器发送站采用双向清管器收发系统。若清管器运行速度控制在3.5m/s，天然气对清管器的摩擦压降为0.045MPa，清管器前后压差为0.12MPa，忽略高程差，求清管器通过18km管段所需理论时间（min）及清管器通过后该管段天然气温度变化值（℃）。已知天然气比热容2.22kJ/(kg·℃)、密度42kg/m³、焦耳汤姆逊系数0.135℃/MPa。答案：理论时间85.7min；温度下降0.016℃。2.离心式压缩机进入喘振边界时，其无量纲流量系数Φ=0.18，压升系数Ψ=0.52，若此时进口声速为345m/s，叶轮外径1.25m，转速5600r/min，求该压缩机进入喘振时的体积流量（m³/s）及对应的近似压升（kPa）。答案：体积流量28.4m³/s；压升约158kPa。3.某压气站配置两台50%离心式压缩机组，采用“二用一备”运行模式。当单台机组等熵效率为82%，天然气绝热指数1.27，进口压力6.0MPa、温度25℃，出口压力8.5MPa，求单台机组轴功率（kW）及两台并联运行时总流量比单台增加比例。答案：轴功率约9.1MW；并联流量增加约8.7%。4.输气站场采用GB/T9711L485M钢管，外径1219mm，壁厚18.4mm，设计系数0.72，温度折减系数1.0，求该管段最大允许操作压力（MAOP）。若因内检测发现金属损失深度占壁厚22%，按ASMEB31.8修正后MAOP下降百分比。答案：原MAOP9.96MPa；下降约6.4%。5.清管器皮碗外径磨损后减小4mm，仍通过原管道，若皮碗与管壁过盈量由1.5%降至0.9%，求皮碗对管壁的接触压力下降比例（假设皮碗材料弹性模量不变）。答案：下降约40%。6.某干线设置多管束旋风分离器，设计处理量850×10⁴m³/d，运行压力7.2MPa，温度30℃，天然气相对密度0.65，要求液滴捕集粒径≥10μm，求单台分离器所需最小旋风子数量（单个旋风子额定处理量18×10⁴m³/d）。答案：48个。7.往复式压缩机组余隙容积调节采用“固定余隙+气阀卸荷”组合，若原余隙8%、卸荷50%，求容积系数变化百分比及指示功率下降百分比（按理想气体、单级压缩、绝热指数1.28计算）。答案：容积系数下降约19%；指示功率下降约12%。8.压气站出口设置水冷式冷却器，天然气需由95℃降至45℃，冷却水由28℃升至38℃，若天然气质量流量45kg/s，求所需冷却水流量（m³/h）及换热器对数平均温差。答案：冷却水流量约462m³/h；LMTD约31.4℃。9.某输气管道采用RTU阀室远控截断阀，阀门口径DN400，执行机构为气液联动，关断时间≤12s，若管道最大流量为650×10⁴m³/d、压力8MPa，求阀门关断过程中最大水击压力上升值（MPa），按Joukowsky公式。答案：约0.78MPa。10.干线内检测器（ILI）采用MFL/UT组合，检测速度4.5m/s，若管道全长384km，ILI数据采样间距1mm，求单趟检测数据量（GB，假设每点存储8字节）。答案：约3.07GB。二、天然气物性与热工计算11.某气田原料气组分（mol%）：CH₄92.3、C₂H₆3.8、C₃H₈1.2、CO₂1.9、N₂0.8，求该天然气在标准状态（101.325kPa，20℃）下的高位发热量（MJ/m³）及沃泊指数（kW·s/m³）。答案：高位发热量38.4MJ/m³；沃泊指数49.8kW·s/m³。12.若上述天然气在绝热指数1.29、压缩因子0.92条件下，由6MPa节流至3MPa，温度由35℃开始，求节流后温度（℃）及是否形成水合物（给定水合物形成温度曲线：3MPa对应14℃）。答案：节流后约21.4℃；不形成水合物。13.天然气混合物采用AGA8方法计算压缩因子，已知对比温度1.35、对比压力2.8，求压缩因子Z及密度（kg/m³，标准状态）。答案：Z≈0.88；密度0.78kg/m³。14.某段管道天然气含水汽量550mg/m³（标准状态），输送压力7.5MPa，温度25℃，求水露点（℃）及是否满足GB50251对水露点的要求（≤5℃）。答案：水露点约2.3℃；不满足。15.若采用三甘醇脱水，要求水露点降达到15℃，求所需贫液浓度（wt%）及循环比（kgTEG/kgH₂O）。答案：贫液浓度约99.2%；循环比约25。16.天然气在管道内流动，若雷诺数Re=7.2×10⁶，相对粗糙度0.00015，求穆迪摩擦因子f及每公里压降（MPa），管径1.0m，流量450×10⁴m³/d，平均压力6.5MPa，温度30℃。答案：f≈0.012；压降约0.021MPa/km。17.某高压储气井，容积12m³，最高运行压力25MPa，最低运行压力8MPa，天然气压缩因子在25MPa时0.83、8MPa时0.97，求有效储气量（标准状态m³）。答案：约2.1×10⁴m³。18.若储气井日调峰量为1.5×10⁴m³/d，求每日压力下降速率（MPa/d）及井口温度下降（绝热膨胀，初始温度25℃）。答案：约0.57MPa/d；温降约5.4℃。19.天然气燃烧理论空气量计算，若组分同上题，求每立方米天然气所需理论干空气量（m³）及烟气中CO₂体积分数。答案：理论空气量9.52m³；CO₂体积分数约9.8%。20.某燃气轮机采用上述天然气，燃烧效率98%，排气氧含量15%（干基），求过量空气系数及排烟热损失百分比（排气温度480℃，环境温度20℃）。答案：过量空气系数约2.5；排烟热损失约18%。三、仪表、控制与通信21.输气站配置超声波流量计，声道数6，内径0.3m，流速剖面修正系数1.012，若标况流量显示为8.2km³/h，求工况流速（m/s）及雷诺数（天然气运动粘度1.3×10⁻⁵m²/s）。答案：工况流速约28.9m/s；Re≈6.7×10⁵。22.某站场采用RS485总线采集温度变送器，总线长度1.2km，波特率19.2kbps，若电缆分布电容50pF/m，求理论最大节点数（终端匹配120Ω）。答案：约32节点。23.SCADA系统主备通信通道切换时间≤200ms，若采用OPCUA冗余，心跳帧间隔50ms，求最大允许丢帧数及切换判定延时。答案：最大丢帧3帧；判定延时150ms。24.压气站防喘振阀采用FF现场总线定位器，行程时间≤1.5s，若阀门等百分比特性，最大Cv=850，求在30%开度时的Cv值及对应流量（压差0.25MPa，天然气相对密度0.65）。答案：Cv≈76；流量约8.2kg/s。25.站场ESD按钮采用双通道SIL2回路，要求PFH≤1×10⁻⁷/h，若单个触点故障率2×10⁻⁸/h，求需配置的冗余方式及共因因子β最大允许值。答案：1oo2D架构；β≤5%。26.超声波流量计现场诊断显示增益值比出厂基准高4dB，信噪比下降6dB，可能故障原因及处理措施。答案：探头污染或声楔积碳；拆洗探头、重新涂耦合剂。27.某站场采用工业以太网环网，自愈时间≤20ms，若环网节点30个，光纤长度累计45km，求最大传播延时及是否满足要求（光纤折射率1.468）。答案：约220μs；满足。28.压气站DCS与PLC通讯采用ModbusTCP，扫描周期100ms，若一次读取保持寄存器100个，求理论带宽利用率（以太网帧长假设100字节）。答案：约0.64%。29.若输气站场设置可燃气体检测系统，探测器覆盖半径7.5m，站场面积2400m²，求最少探测器数量及布置方式（按GB50493）。答案：不少于14只；网格+重点区域加密。30.某阀室太阳能供电系统，负载功率180W，24h工作，连续阴雨天7d，蓄电池放电深度0.7，求所需蓄电池容量（Ah，系统电压24V）及光伏组件功率（峰值日照3.5h）。答案：蓄电池≥750Ah；光伏组件≥720W。四、安全、环保与法规31.按《输气管道工程设计规范》GB502512020，三级地区DN800管道，设计压力10MPa，求最小壁厚（mm，钢管等级L555）及强度试压压力（MPa）。答案：最小壁厚14.3mm；试压压力12.5MPa。32.某站场天然气泄漏量估算，管道穿孔面积1cm²，压力6MPa，温度20℃，泄漏系数0.9，求初始泄漏速率（kg/s）及10min后累计泄漏量（标准状态m³）。答案：约0.86kg/s；约4300m³。33.若泄漏发生在封闭阀门井（容积12m³），自然通风次数3次/h，求达到爆炸下限（LEL=5%）所需时间（min）。答案：约5.8min。34.输气站场噪声限值昼间55dB(A)，某离心式压缩机组机壳1m处声压级92dB(A)，求需配置的隔声罩插入损失（dB）及罩内壁吸声系数最低要求（假设罩内表面积120m²，泄漏面积0.3m²）。答案：插入损失≥37dB；吸声系数≥0.8。35.某项目环评要求甲烷排放速率≤0.05%（输量），若年输量180×10⁸m³，求允许年排放总量（t，CH₄全球变暖潜能值GWP=28）。答案：约9.0×10⁴tCO₂e。36.按《安全生产法》，重大危险源判定：站场储存天然气6t（临界量50t），是否构成重大危险源？若构成，需备案级别及评估周期。答案：不构成；无需备案。37.某输气管道穿越国家级生态红线区，长度3.2km，按《生态保护红线管理办法》，需履行的手续及补偿措施。答案：编制不可避让论证报告，报省级政府审批；实施生境补偿与跟踪监测。38.站场突发环境事件应急预案需设置三级防控体系，具体措施及容积要求。答案：装置围堰≥最大储罐容量；站区应急池≥最大单套装置容量+消防水量；下游拦截坝≥管道最大泄漏量。39.某作业区开展完整性管理，按API1160，高后果区（HCA）识别更新频率及数据收集最小比例。答案：每年更新；数据收集≥80%。40.输气管道失效频率统计，国内近五年平均为0.28次/10³km·a，若某管道长385km，求预期年平均失效次数及按ALARP原则的可接受上限。答案：约0.11次/a；可接受上限0.25次/a。五、维护、故障诊断与案例分析41.某压气站离心式压缩机振动值突增至7.2mm/s（RMS），频谱显示1×转速幅值占85%，相位稳定，可能故障原因及处理步骤。答案：转子不平衡；停机做动平衡，检查叶片结垢。42.往复式压缩机组排气温度异常升高（单级由135℃升至165℃），吸气压力、排气压力正常，分析原因及检查要点。答案：排气阀泄漏或积碳；拆检气阀、测量阀片开启高度与密封带宽度。43.清管器在管道内卡堵，发送站压力持续上升，接收站流量骤降，定位方法及解堵措施。答案：采用跟踪球+沿线监听；提高推球压差、反向推球或切割取球。44.超声波流量计计量偏差+1.8%，诊断发现声道3信号丢失，可能原因及校准方法。答案：探头电缆屏蔽破损；更换电缆、重新零点和声速校准。45.某站场调压撬后压力波动±0.3MPa，超出设定±0.05MPa，检查指挥器滤网干净、无结冰，分析故障及整改。答案：主阀膜片疲劳；更换膜片，增设阻尼罐。46.冬季运行期间，分离器液位计引压管频繁冰堵，导致假液位，提出改造方案。答案：引压管加装电伴热+保温，采用干式差压变送器，引压口倾斜45°。47.某段管道内检测发现轴向裂纹长120mm、深1.5mm（壁厚14mm），按API1160响应准则，判定响应级别及修复时限。答案：立即响应；1年内采用B型套筒修复。48.压气站齿轮箱高速轴轴承